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PLC单片机嵌入式系统毕业论文

目录

摘要 (Ⅰ)

Abstract (Ⅱ)

第1章绪论 (1)

1.1 课题的提出 (1)

1.2 课题研究的意义 (1)

1.3 课题研究的内容 (2)

1.4 本章小结 (3)

第2章总体设计 (4)

2.1 硬件总体设计 (4)

2.1.1 硬件需求分析 (4)

2.1.2硬件设计方案 (5)

2.2 软件总体设计 (6)

2.2.1上位机软件需求分析 (7)

2.2.2上位机软件总体设计 (7)

2.2.3下位机软件需求分析 (8)

2.2.4下位机软件设计方案 (10)

2.3 本章小结 (10)

第3章硬件设计与实现 (11)

3.1单片机ADuC841及其必需的外接电路 (11)

3.1.1晶振电路 (13)

3.1.2复位电路 (13)

3.1.3电源电路 (13)

3.1.4 24位地址总线及系统扩展的寻址方法 (14)

3.2 外部数据存储器接口电路 (14)

3.2.1 DS1486芯片简介 (15)

3.2.2外部存储器接口电路 (15)

3.3 通信接口电路 (16)

3.4 数字量I/O模块 (17)

3.4.1数字I/O扩展 (17)

3.4.2数字量输入端口电路 (18)

3.4.3数字量输出端口电路 (18)

3.5 模拟量I/O模块 (19)

3.5.1 ADuC841片上模拟接口 (19)

3.5.2 ADC输入接口电路 (20)

3.5.3 DAC输出接口电路 (21)

3.6 人机界面模块 (21)

3.6.1 LCD接口电路 (22)

3.6.2薄膜键盘 (23)

3.7 控制器技术规格 (23)

3.8 硬件设计方案的特色 (24)

3.9 本章小结 (25)

第4章上位机软件设计与实现 (26)

4.1 文本处理程序 (26)

4.1.1预处理器 (26)

4.1.2词法分析器 (27)

4.2 指令编码 (29)

4.2.1编码规则 (29)

4.2.2编码器实现 (31)

4.3 串口通信程序 (33)

4.3.1 LabVIEW与串口通信 (33)

4.3.2串口通信程序设计 (34)

4.4 上位机软件设计方案的特点 (34)

4.5 本章小结 (35)

第5章下位机软件设计与实现 (36)

5.1 嵌入式软件的开发方式 (36)

5.1.1嵌入式软件的特点 (36)

5.1.2交叉开发方法 (36)

5.1.3开发工具介绍 (37)

5.2下位机软件结构 (38)

5.2.1软件设计方法 (38)

5.2.2软件功能描述 (38)

5.2.3任务划分 (39)

5.2.4嵌入式实时操作系统RTX51 TINY的移植 (41)

5.3下位机任务的实现 (42)

5.3.1 PLC功能存储区的映射及I/O读写 (42)

5.3.2 LCD显示任务 (45)

5.3.3看门狗任务 (45)

5.3.4串口通信任务 (46)

5.3.5读写外部RAM任务 (46)

5.3.6按键处理任务 (48)

5.4 PLC指令解释任务的实现 (48)

5.4.1 PLC指令解释原理 (49)

5.4.2标准触点指令的实现 (50)

5.4.3与堆栈有关的指令的实现 (51)

5.4.4立即触点指令的实现 (52)

5.4.5跳变触点指令的实现 (52)

5.4.6输出指令与其它指令 (53)

5.4.7定时器指令的实现 (53)

5.4.8计数器指令的实现 (55)

5.4.9程序跳转指令的实现 (55)

5.5 下位机软件的特色 (56)

5.6 本章小结 (57)

总结 (58)

致谢 (59)

参考文献 (60)

第1章绪论

1.1 课题的提出

可编程逻辑控制器（PLC），又称为可编程控制器（PC），是为工业控制特别设计的一种专用计算机。它易于设置和编程，运行可预估，甚至在恶劣的生产环境下还可以保持正常工作，广泛应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，成为应用场合最多的工业控制装置。

在所有的PLC种类中，微型PLC是占有市场份额最大的一种。微型PLC 是指I/O点数少于64点的PLC，这一类PLC主要应用于单台设备的控制，在纺织机械、数控机床、塑料加工机械等设备上运用广泛。

我国PLC市场大部分被欧美，日韩等发达国家产品所占领，国产化率很低。这主要是由于PLC的核心CPU模块被发达国家垄断。近几年来，随着微控制器技术的发展，高性能单片机层出不穷，功能日益强大，由于产量的大幅增加成本也不断降低，使我们可以考虑使用现成的高性能单片机作为CPU 模块来研发具有自主知识产权的PLC。由于微型PLC的研发相对比较容易，且应用最为广泛，因此我们可以考虑从微型PLC入手，设计一个基于单片机的通用控制器，实现微型PLC的精简控制功能。

另一方面，近年来嵌入式技术的发展成果也为本课题的研究提供了便利。嵌入式技术将软、硬件的开发过程更紧密地结合起来，并将实时操作系统等高级的软件工具引入单片机的程序编制过程中，使得利用单片机能快速地开发比较复杂的软件，而且提升了软件可靠性。本课题的研究也会将嵌入式开发技术，包括嵌入式实时操作系统工具引入开发过程。

1.2 课题研究的意义

设计基于高性能单片机的通用控制器，实现微型PLC的主要控制功能，具有以下几方面的意义：